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汽油/柴油发动机PV图对比
柴 油 机 热 力 学 原 理
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柴 油 机 热 力 学 原 理
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烟度限值
柴 油 机 工 况 特 性
柴油机在某一特定工况时，都有一最大允 许喷油量，以避免烟度排放值过高。
-柴油机烟度限值允 许的过量空气 直喷40-50% 非直喷10-25%
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柴 油 机 混 合 气 的 形 成 与 燃 烧
燃油喷雾的动能
包括三方面内容
喷嘴喷射压力降 喷油油束形状 喷油速度
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影响：空气/燃油互相作用情况、混合气形 成速度及油滴尺寸大小,功率、排放、油耗
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混合循环
Q2 3 4
1-2绝热压缩 2-3等容加热 3-4等压加热
W
柴 油 机 热 力 学 原 理
Q1
4-5绝热膨胀 5-1等容放热
2 5 Q’ Q=0 1
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柴 油 机 混 合 气 的 形 成 与 燃 烧
受控的空气流动
由特殊设计的l螺 旋进气系统来产 生空气涡流
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影响：混合气形成速度、强度，以及空气 利用率和碳烟的形成
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SDI Motor 汽车系列教程
柴油发动机
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Байду номын сангаас
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四 冲 的 比 个 程 对 吸 行 气 程 压 行 缩 程 汽 机 吸入汽油空 混合气被压 油 气 合 混 气 缩 至 11-18 度 bar,温 400600℃ 柴 机 吸 空 油 入 气 空气被压缩 至 30-60 bar, 温 度 700900℃
作 行 功 程 排 行 气 程 通过火花塞 排出燃烧完 点 混 气 的 体 燃 合 气
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柴油机工况限值 柴 油 机 工 况 特 性
柴油机各种负荷工况控制是通过调 节喷油质量即改变混合气成分来实 现的。 为在各转速/负荷条 件下燃油均能均匀 分配到空气中 优化混合气形成同 时，考虑发动机的 工况限值
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烟度限值 燃烧压力限值 发动机转速限值
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汽油机等容循环
柴 油 机 热 力 学 原 理
1-2绝热压缩 2-3燃烧导入 3-4绝热膨胀 4-1等容放热
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柴油的使用性能指标：
1、发火性：燃油的自燃能力，由十六烷值表示。
柴 油 的 使 用 性 能
2、蒸发性：由燃油的蒸馏试验确定-需要测定 50%， 90%，95%馏出温度。 3、粘度：燃油的流动性。 4、凝点：柴油冷却到开始失去流动性的温度。 5、柴油的净化程度。
柴油的标号：根据凝点或十六烷值编定。 汽车柴油机应选用十六烷值较高、蒸发性较好、 凝点和粘度合适、不含水分和机械杂质的柴油。
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措施： 保证充足的氧 改善喷油方式 保证有一定的高温火焰
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柴 油 机 混 合 气 的 形 成 与 燃 烧
混合气形成优 化措施
燃油喷雾的动能 燃烧室的形状 受控的空气运动模式 喷射方式
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柴油喷入高 排出燃烧完 气 度压缩的空 的 体 气 ，生 里 产 自 燃
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特 值 较 征 比 汽 机 油 6 – 11： 1 压 比 缩 bar 11 – 18 压 压 缩 力 400-600 压 温 缩 度 ℃ 40-60 燃 最 压 烧 高 力 bar 700-1000 全 荷 气 度℃ 负 排 温 转 （ 均 ） l/min 5000-6000 速 平 值 低 扭 速 矩 小 kW /l 升 率 功 高 % 15 – 30 总 率 效 点 方 火 式 外 点 部 火
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发动机空气理论循环 循环条件 柴 油 机 热 力 学 原 理
工质理想气体 以定量工质完成循环 燃烧、排气过程由工质热量 交换代替 压缩、膨胀为可逆绝热过程
1-2为恒温压缩 2-3为绝热压缩 3-4为恒温膨胀 4-1为绝热膨胀
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空气理论循环根据加热方式不同分为：混合加热循环、等容 加热循环和等压加热循环。
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燃烧压力限值
柴 油 机 工 况 特 性
点火延迟期内混合气突然燃烧，形成高燃 烧峰值压力，发动机相应零部件尺寸及其 工作可靠性对燃烧压力峰值产生限制。
-峰值压力限制
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喷射方式 柴 油 机 混 合 气 的 形 成 与 燃 烧
直接喷射 非直接喷射
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内容
内容
热力学原理 柴油机混合气形成与燃烧 柴油机工况特性 柴油机的燃料供给 柴油机的排气净化 柴油的使用性能 1.9LSDI发动机性能 柴油机控制系统
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汽油机示功图 实际示功图和理论循环 图的对比
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柴油机等压循环
点1为进气结束， 1-2绝热压缩，
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柴 油 机 混 合 气 的 形 成 与 燃 烧
爆震燃烧
延迟期压力的徒然增加，或速燃 期内压力增长率过大，压力上升 产生不连续现象，使曲柄连杆机 构发生振动而产生噪音。
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SDI和TDI S--SUCTION：吸气式 D--DIRECT：直接 I --INJECTION：喷射 T--TURBO:涡轮增压 D--DIRECT：直接 I --INJECTION：喷射
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柴 油 机 热 力 学 原 理
2-3之间喷入燃油， 3-4为绝热膨胀， 4-1等容放热
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柴油机示功图
柴 油 机 热 力 学 原 理
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喷射方式 柴 油 机 混 合 气 的 形 成 与 燃 烧
直接喷射 非直接喷射
非直喷延迟期短，工作柔和，噪音 低；混合气形成剧烈烟度值可以控 制到λ=1。